本发明涉及功能复合材料领域，特别是一种染料功能化棉纤维复合材料的制备方法。
背景技术：
随着核电、放射性同位素、核医学等核技术的快速发展和广泛应用，环境受到放射性核素的威胁。2011年，日本福岛核电站事故过程中，大量放射性废水无法及时处理而直接排入海洋，对水体和生物造成了严重影响。铯-137是核电站重要的裂变产物，其半衰期长(30年)、危害程度大，是放射性废水处理过程中重点关注的放射性核素之一。目前，萃取法、浓缩法、膜分离法、电渗析法、离子交换吸附法等已被应用于放射性废水处理，其中吸附法具有成本低、选择性高、易于操作等优点而成为主流技术之一。
普鲁士蓝，又名中国蓝，是一种古老的蓝色染料，广泛应用于印染、油画、涂料等领域。普鲁士蓝具有特殊的晶体结构，可以与很多金属离子进行离子交换，表现出许多优异的性能，在催化、吸附等领域具有重要应用前景。普鲁士蓝已经作为药物用于治疗金属铊中毒。普鲁士蓝可以对铯离子进行选择性吸附，用于处理放射性废水。粉体吸附材料容易团聚、比表面积小、难分离，易造成二次污染。如何优化普鲁士蓝结构，提高其吸附效率并实现快速分离是人们关注的重点。yang等制备了磁性四氧化三铁/氧化石墨烯/普鲁士蓝纳米复合物，可以有效去除水溶液中的铯并实现磁性分离。谢非等制备了普鲁士蓝/活性炭复合材料，用于回收盐湖卤水中的铯。vincent等通过冷冻干燥法制备了壳聚糖-普鲁士蓝海绵，用于吸附铯离子。jia等采用聚丙烯腈薄膜作为载体修饰普鲁士蓝化合物，通过过滤实验证明可实现对铯离子的有效截留。郭宜娇等首先制备了多孔轻质网状陶瓷基体，然后在其表面生长普鲁士蓝化合物，表现出较强的离子交换能力。现有普鲁士蓝复合材料仍存在制备过程繁琐、价格较高等不足，限制了其大规模应用。开发新型普鲁士蓝纳米复合材料及其制备方法仍具有很大的探索价值和应用空间。
目前，采用两步原位合成法制备用于放射性废水处理的普鲁士蓝染料功能化棉纤维复合材料，尚未见报道。
技术实现要素：
本发明针对现有废水处理技术需求和染料功能化复合材料制备方法的局限性，提供一种染料功能化棉纤维复合材料的制备方法，其具体步骤如下:
将棉纤维放入硫酸溶液，加热至60℃，搅拌1小时，用去离子水洗涤3次，70℃真空干燥，得到酸化的棉纤维；将酸化处理的棉纤维放入到氯化铁溶液中，放置到真空装置中，常温保持8h，将棉纤维取出后，洗涤3次，70℃真空干燥，得到负载氯化铁的棉纤维；将上述棉纤维放入亚铁氰化钾溶液中，快速搅拌，静置4小时，溶液体系变为蓝色；向上述溶液中，加入氯化铁溶液，快速搅拌20分钟，静置4小时；将棉纤维取出，用去离子水洗涤至洗涤液为无色透明，70℃真空干燥，得到染料功能化棉纤维复合材料。
进一步，本发明所述一种染料功能化棉纤维复合材料的制备方法，其特征在于，所述硫酸溶液的浓度为0.1-1m。
进一步，本发明所述一种染料功能化棉纤维复合材料的制备方法，其特征在于，所述氯化铁、酸化棉纤维与去离子水的质量比为1：0.5-1：50。
进一步，本发明所述一种染料功能化棉纤维复合材料的制备方法，其特征在于，所述亚铁氰化钾、负载氯化铁棉纤维与去离子水的质量比1：0.2-0.5：50。
进一步，本发明所述一种染料功能化棉纤维复合材料的制备方法，其特征在于，所述第二次加入氯化铁与亚铁氰化钾的质量比为1：0.3-0.6。
本发明以天然棉纤维为基体，采用两步法原位制备染料功能化棉纤维复合材料，方法简单、效率高，具有以下优点：
(1)与以活性炭、石墨烯等为无机材料相比，棉纤维的主要组成为纤维素，含有大量的官能团，具有与反应离子具有较高的亲和性，有利于产物的均匀分布；
(2)与其他材料相比，棉纤维密度小、焚烧后残余物少，如用作吸附材料，便于焚烧减容处理。
(3)与一步法相比，采用两步法的优势在于，首先在纤维内部形成均匀分布的染料，然后在纤维外部负载染料，染料在棉纤维中分布和负载量均有改善。
(4)本发明所制备的染料功能化棉纤维复合材料，具有良好的吸附性能，在废水处理领域具有广阔应用前景。
具体实施方式
实施例1
将5g棉纤维放入50ml0.1m硫酸溶液，加热至60℃，搅拌1小时，用去离子水洗涤3次，70℃真空干燥，得到酸化的棉纤维；将1g酸化处理的棉纤维放入到50ml2％氯化铁溶液中，放置到真空装置中，常温保持8h，将棉纤维取出后，洗涤3次，70℃真空干燥，得到负载氯化铁的棉纤维；将上述棉纤维放入50ml2％亚铁氰化钾溶液中，快速搅拌，静置4小时，溶液体系变为蓝色；向上述溶液中，加入50ml4％氯化铁溶液，快速搅拌20分钟，静置4小时；将棉纤维取出，用去离子水洗涤至洗涤液为无色透明，70℃真空干燥，得到染料功能化棉纤维复合材料。经测试，其对铯离子的吸附去除率为91.6％。
实施例2
将5g棉纤维放入50ml1m硫酸溶液，加热至60℃，搅拌1小时，用去离子水洗涤3次，70℃真空干燥，得到酸化的棉纤维；将0.5g酸化处理的棉纤维放入到50ml2％氯化铁溶液中，放置到真空装置中，常温保持8h，将棉纤维取出后，洗涤3次，70℃真空干燥，得到负载氯化铁的棉纤维；将上述棉纤维放入50ml2％亚铁氰化钾溶液中，快速搅拌，静置4小时，溶液体系变为蓝色；向上述溶液中，加入50ml4％氯化铁溶液，快速搅拌20分钟，静置4小时；将棉纤维取出，用去离子水洗涤至洗涤液为无色透明，70℃真空干燥，得到染料功能化棉纤维复合材料。经测试，其对铯离子的吸附去除率为97.8％。
实施例3
将5g棉纤维放入50ml0.8m硫酸溶液，加热至60℃，搅拌1小时，用去离子水洗涤3次，70℃真空干燥，得到酸化的棉纤维；将2g酸化处理的棉纤维放入到50ml2％氯化铁溶液中，放置到真空装置中，常温保持8h，将棉纤维取出后，洗涤3次，70℃真空干燥，得到负载氯化铁的棉纤维；将上述棉纤维放入50ml2％亚铁氰化钾溶液中，快速搅拌，静置4小时，溶液体系变为蓝色；向上述溶液中，加入50ml6％氯化铁溶液，快速搅拌20分钟，静置4小时；将棉纤维取出，用去离子水洗涤至洗涤液为无色透明，70℃真空干燥，得到染料功能化棉纤维复合材料。经测试，其对铯离子的吸附去除率为85.7％。
实施例4
将5g棉纤维放入50ml1m硫酸溶液，加热至60℃，搅拌1小时，用去离子水洗涤3次，70℃真空干燥，得到酸化的棉纤维；将1.5g酸化处理的棉纤维放入到30ml2％氯化铁溶液中，放置到真空装置中，常温保持8h，将棉纤维取出后，洗涤3次，70℃真空干燥，得到负载氯化铁的棉纤维；将上述棉纤维放入60ml2％亚铁氰化钾溶液中，快速搅拌，静置4小时，溶液体系变为蓝色；向上述溶液中，加入50ml5％氯化铁溶液，快速搅拌20分钟，静置4小时；将棉纤维取出，用去离子水洗涤至洗涤液为无色透明，70℃真空干燥，得到染料功能化棉纤维复合材料。经测试，其对铯离子的吸附去除率为88.3％。
实施例5
将5g棉纤维放入50ml1m硫酸溶液，加热至60℃，搅拌1小时，用去离子水洗涤3次，70℃真空干燥，得到酸化的棉纤维；将0.5g酸化处理的棉纤维放入到50ml2％氯化铁溶液中，放置到真空装置中，常温保持8h，将棉纤维取出后，洗涤3次，70℃真空干燥，得到负载氯化铁的棉纤维；将上述棉纤维放入50ml2％亚铁氰化钾溶液中，快速搅拌，静置4小时，溶液体系变为蓝色；将棉纤维取出，用去离子水洗涤至洗涤液为无色透明，70℃真空干燥，得到染料功能化棉纤维复合材料。经测试，其对铯离子的吸附去除率为57.8％。
实施例6
将1g棉纤维放入到50ml2％氯化铁溶液中，放置到真空装置中，常温保持8h，将棉纤维取出后，洗涤3次，70℃真空干燥，得到负载氯化铁的棉纤维；将上述棉纤维放入50ml2％亚铁氰化钾溶液中，快速搅拌，静置4小时，溶液体系变为蓝色；向上述溶液中，加入50ml4％氯化铁溶液，快速搅拌20分钟，静置4小时；将棉纤维取出，用去离子水洗涤至洗涤液为无色透明，70℃真空干燥，得到染料功能化棉纤维复合材料。经测试，其对铯离子的吸附去除率为62.2％。
上述实施例显示，本发明所制备的染料功能化棉纤维复合材料，具有良好的吸附性能，在废水处理领域具有广阔应用前景。
以上实施例并非对本发明做任何形式上的限制，任何未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围。